KR20200001352A - 가스절연개폐기 감시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 가스절연개폐기 감시장치는 가스절연개폐기(10)의 배관부(30)에 설치되는 연결배관(110)과 상기 연결배관(110)에 가해지는 가스 압력에 따라 접점되고 접점 신호를 송출하는 접점식센서(120)와 상기 연결배관(110)에 가해지는 가스 압력값을 측정하여 아날로그 신호로 송출하는 압력센서(140)를 포함한다.
본 발명은 접점 신호 방식과 아날로그 신호 방식의 듀얼 구조를 적용하여 가스 순간압력상승과 미세누기를 감지하면서 가스 압력을 실시간으로 측정하므로 가스 압력의 실시간 감지가 가능하고 오동작이 제로(zero)화 되는 감시장치를 제공할 수 있는 이점이 있다.

Description

가스절연개폐기 감시장치{APPARATUS FOR CHECKING OF GAS INSULATED SWITCHGEAR}
본 발명은 가스절연개폐기 감시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스절연개폐기의 가스압력을 실시간으로 감시할 수 있는 가스절연개폐기 감시장치에 관한 것이다.
전력 계통은 산업의 발전에 따른 전력 수요 급증으로 인해 대용량, 초고압화되고 있다. 그에 따라, 전력설비의 안정성과 신뢰성을 일정 수준 이상으로 유지시키는 것이 큰 이슈로 대두되고 있다 이를 위해, 초고압의 변전 설비의 설치가 증가하고 있지만, 변전 설비의 경우 용적이 매우 크기 때문에 용지 확보의 어려움, 유지보수 비용의 증가, 안정성 확보 등이 문제가 되고 있다
이에, 용적을 줄인 가스절연개폐기(GIS; GAS INSULATED SWITCHGEAR)가 개발 설치되고 있는 추세에 있다 가스절연개폐기는 차단기, 단로기 등의 개폐설비와 변성기, 피뢰기, 주회로 모선 등을 금속제 탱크 내에 일괄 수납한 개폐설비이다 이때, 금속제 탱크 내부에는 절연성능과 소호능력이 뛰어난 SF6가스 및 압축공기를 절연매체로 하여 충진 밀봉한다.
한편, 가스절연개폐기의 탱크 내부에 충진된 SF6의 가스압력을 감시를 위한 감시장치를 운영하고 있다. 감시장치는 가스절연개폐기 내에 아날로그 밀도계 또는 디지털 밀도계를 설치하여 주기적인 육안점검으로 파악하고 있다.
하지만, 종래의 감시장치는 주기적인 현장 순시점검으로 정상압력 상태를 점검하고 있으며, 실시간 압력감시가 불가능하기 때문에 누기진행 상태를 사전에 파악하기 어렵고 신속한 대응이 곤란한 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 가스절연개폐기 내부의 SF6가스 압력 및 압축공기 압력의 현재 값을 실시간으로 측정하고 안정적으로 운영하여 가스절연개폐기의 설비신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한 가스절연개폐기 감시장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 가스절연개폐기의 배관부에 설치되는 연결배관과 상기 연결배관에 가해지는 가스 압력에 따라 접점되고 접점 신호를 송출하는 접점식센서와 상기 연결배관에 가해지는 가스 압력값을 측정하여 아날로그 신호로 송출하는 압력센서를 포함한다.
상기 연결배관은 상기 배관부와 연결되는 가스 유입부와 상기 접점식센서가 연결되는 접점식센서 연결부와 상기 압력센서가 연결되는 압력센서 연결부를 구비하며 상호 연통된다.
상기 접점식센서는 상기 연결배관과 연결되는 제1 유입배관과 일단이 상기 제1 유입배관에 제1 스프링을 매개로 설치되고 타단은 상기 제1 유입배관과 연결된 제1 바디 내로 돌출되어 축방향 이동 가능하며 동작로드가 구비된 제1 수직로드 피스톤과 상기 제1 바디 내에 구비되며, 상기 제1 수직로드 피스톤의 이동에 따라 상기 동작로드와 접촉되는 스위치용 접점이 구비되는 리미트 스위치를 포함한다.
상기 제1 수직로드 피스톤의 일단에는 상기 제1 유입배관의 내경과 밀착되는 패킹부가 부착된다.
상기 리미트 스위치는 3개가 구비되고, 상기 3개의 리미트 스위치에 구비되는 스위치용 접점은 서로 높이차를 가져 상기 연결배관에 가해지는 가스 압력에 따라 상기 동작로드와 3단계로 접촉되어 3단계 접점 신호를 발생한다.
상기 제1 바디에 상기 리미트 스위치의 동작 여부를 표시하는 램프부가 설치된다.
상기 압력센서는 상기 연결배관과 연결되는 제2 유입배관과 일단이 상기 제2 유입배관에 제2 스프링을 매개로 설치되고 타단은 상기 제2 유입배관과 연결된 제2 바디 내로 돌출되며 축방향 이동 가능한 제2 수직로드 피스톤과 상기 제2 바디 내에 구비되며, 상기 제2 수직로드 피스톤의 이동에 따른 하중을 받을 수 있도록 일측이 상기 제2 수직로드 피스톤의 타단과 연결되고 반대되는 타측은 상기 제2 바디에 접촉되는 로드셀을 포함한다.
상기 제2 수직로드 피스톤의 일단에는 상기 제2 유입배관의 내경과 밀착되는 패킹부가 부착된다.
상기 압력센서에 상기 연결배관에 가해지는 실시간 압력을 외부로 표시하는 표시부가 구비된다.
상기 접점식센서의 접점 신호와 상기 압력센서의 아날로그 신호를 수신하고 기설정된 기준값과 비교 판단하여 상기 가스의 밀도와 압력을 계산하고, 그 결과를 중앙서버로 전송하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는 IoT 단말을 포함한다.
상기 제어부는 상기 접점식센서의 접점시 외부로 경보를 송출하는 경보부를 포함한다.
상기 중앙서버는 전력설비를 한 곳에서 감시하고 제어하는 원방감시제어시스템이다.
상기 배관부는 SF6가스 저장탱크와 상기 가스절연개폐기를 연결하는 가스배관, 압축공기 저장탱크와 상기 가스절연개폐기를 연결하는 공기배관을 포함한다.
본 발명은 접점 신호 방식과 아날로그 신호 방식의 듀얼 구조를 적용하여 가스 순간압력상승과 미세누기를 감지하면서 가스 압력을 실시간으로 측정하므로 가스 압력의 실시간 감지가 가능하고 오동작이 제로(zero)화 되는 감시장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 SF6가스 압력의 실시간 감시가 가능하여 단시간 내에 고장 탐지가 가능하고 고장복구시간을 단축할 수 있으므로 환경오염물질(SF6가스) 배출 억제가 가능하게 하며, 종래의 육안 점검 오차를 줄여 설비신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 실시간 측정한 가스 압력 데이터(Big data)를 분석하여 설비 이상 유무의 진단이 가능하므로, 이상 발생 개소에 대한 집중 정비로 가스절연개폐기 설비 및 압축공기 설비의 운영관리 효율성을 증대시킬 수 있고 유지보수 비용을 절감할 수 있게 하는 효과가 있다.
도 1은 가스절연개폐기에 SF6가스와 압축공기를 공급하는 배관부를 보인 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 가스절연개폐기 감시장치의 내부 구조를 보인 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 가스절연개폐기 감시장치가 작동하는 원리를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 가스절연개폐기 감시장치를 이용한 감시방법을 설명하기 위한 블록도.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 가스절연개폐기 감시장치(이하 '감시장치'라 칭함)는 도 1에 도시된 바와 같이, 가스절연개폐기(GIS)(10)의 배관부(30)에 설치된다.
가스절연개폐기(10)는 차단기(11), 단로기(13), 개폐기(15) 등의 개폐설비와 변성기, 피뢰기, 주회선 모선 등을 금속제 탱크 내에 일괄 수납하고, 기기의 절연 및 차단성능 확보를 위해 SF6가스와 압축공기로 충진 밀봉된다.
배관부(30)는 가스절연개폐기(10)와 SF6가스의 저장탱크를 연결하는 가스배관 및 가스절연개폐기(10)와 압축공기의 저장탱크를 연결하는 공기배관을 포함한다. SF6가스와 압축공기가 배관부(30)를 통해 각각 가스절연개폐기(10)로 공급된다. 가스절연개폐기(10)로 공급되는 SF6가스와 압축공기의 압력 유지를 위해 압력계(31)와 스톱밸브(33)를 포함하여 구성하고 있는 부분을 현장제어반(20)이라 칭한다.
현장제어반(20) 측에 연결되는 각 배관부(30)에 압력계(31)와 스톱밸브(33)가 설치되고 가스절연개폐기(10) 측에 연결되는 배관부(30)에 조절밸브(35)가 설치된다. 스톱밸브(33)와 조절밸브(35)는 가스절연개폐기(10) 내 가스(SF6가스와 압축공기)를 일정압력으로 유지시킨다.
감시장치(10)는 배관부(30)의 어느 곳에나 설치 가능하다. 예를 들어, 도 1에 표시된 A~I 위치 중 한 곳 이상에 설치하여 가스절연개폐기(10)의 배관부(30)의 가스 압력을 감시할 수 있다. 가스 압력은 SF6가스를 공급하는 배관부(30)의 경우 SF6가스 압력이 해당하고, 압축공기를 공급하는 배관부(30)의 경우 압축공기 압력이 해당한다. 설명의 편의를 위해, SF6가스 압력과 압축공기 압력을 가스 압력이라 칭하기로 한다. 도 1에서 점선으로 표시된 배관부(30)가 압축공기를 공급하는 배관부이고, 실선으로 표시된 배관부(30)가 SF6가스를 공급하는 배관부일 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 감시장치(100)는 연결배관(110), 접점식센서(120) 및 압력센서(140)를 포함한다.
연결배관(110)은 가스절연개폐기(10)의 배관부(30)에 설치된다. 연결배관(110)은 대략 Y자 형상으로 형성되며, 하부에 배관부(30)와 연결되는 가스 유입부(111)가 구비되고, 가스 유입부(111)와 직교하는 양측에 접점식센서(120)가 연결되는 접점식센서 연결부(113)와 압력센서(140)가 연결되는 압력센서 연결부(115)가 구비된다. 가스 유입부(111), 접점식센서 연결부(113) 및 압력센서 연결부(115)는 상호 연통되어, 배관부(30)의 가스 압력이 연결배관(110)의 가스 유입부(111)를 통해 접점식센서 연결부(113)와 압력센서 연결부(115)에 가해질 수 있다.
접점식센서 연결부(113)와 접점식센서(120), 압력센서 연결부(115)와 압력센서(140)는 기밀유지 기능을 갖는 볼밸브(117,119)로 연결된다.
접점식센서(120)는 가스 순간 압력상승과 가스 누기 발생을 감시하기 위한 것이다. 접점식센서(120)는 연결배관(110)에 가해지는 가스 압력에 따라 접점되고 접점 신호를 송출한다.
접점식센서(120)는 제1 유입배관(121), 제1 바디(122), 제1 스프링(123), 제1 수직로드 피스톤(124) 및 리미트 스위치(128)를 포함한다.
접점식센서(120)는 제1 유입배관(121)과 제1 바디(122)가 외관을 형성한다. 제1 유입배관(121)은 연결배관(110)의 접점식센서 연결부(113)와 볼밸브(117)를 통해 연결된다. 제1 바디(122)는 제1 유입배관(121)과 연결되고 제1 유입배관(121)의 내경에 비해 상대적으로 큰 내경의 내부공간(122a)을 갖는 원통형으로 된다. 제1 바디(122)는 접점식센서(120)를 구성하는 구성품들을 지지하여 구조적으로 안정되게 유지하는 역할을 한다.
제1 수직로드 피스톤(124)은 가스의 압력을 운동에너지로 변환하여 리미트 스위치(128)에 전달하는 역할을 한다. 제1 수직로드 피스톤(124)은 일단이 제1 유입배관(121)에 제1 스프링(123)을 매개로 설치되고 타단은 제1 바디(122)의 내부공간으로 돌출된다.
제1 수직로드 피스톤(124)의 일단에는 제1 유입배관(121)의 내경과 밀착되는 패킹부(125)가 부착되어 가스가 제1 바디(122)의 내부공간(122a)으로 유입되는 것이 방지된다. 패킹부(125)는 패킹과 가스켓을 포함한 2중 구조를 채용하여 제1 유입배관(121)을 통한 가스의 누출이 완벽하게 차단되도록 한다.
제1 유입배관(121)과 제1 바디(122)가 연결되는 부분에는 제1 유입배관(121)의 내경에 고정되고 중앙에 중공(126a)이 형성된 제1 가이드부(126)가 구비되고, 제1 가이드부(126)의 중공을 관통하여 제1 수직로드 피스톤(124)의 타단이 제1 바디(122)의 내부공간(122a)으로 돌출된다. 제1 가이드부(126)의 중공(126a)은 제1 수직로드 피스톤(124)의 외경에 대응되어 제1 수직로드 피스톤(124)의 이동을 안정적으로 가이드하는 역할을 한다.
제1 바디(122)의 내부공간(122a)으로 돌출된 제1 수직로드 피스톤(124)에 동작로드(127)가 구비된다. 동작로드(127)는 제1 수직로드 피스톤(124)에 끼움 결합되며, 제1 수직로드 피스톤(124)과 수직한 방향으로 소정간격을 두고 3개의 날개를 갖는 형상으로 된다.
제1 스프링(123)은 패킹부(125)과 제1 가이드부(126)의 사이에 위치되는 제1 수직로드 피스톤(124)의 외경에 배치된다. 제1 스프링(123)은 압력이 가해지면 압축되면서 제1 수직로드 피스톤(124)이 제1 바디(122)의 내부공간(122a)으로 상승하도록 하고, 압력이 제거되면 원상태로 복귀되면서 제1 수직로드 피스톤(124)의 일단에 부착된 패킹부(125)를 연결배관(110) 방향으로 밀어 제1 수직로드 피스톤(124)이 원위치 되도록 한다. 제1 스프링(123)은 제1 수직로드 피스톤(124)에 정밀한 하중을 가하여 항상 일정한 값이 검출되도록 정밀스프링을 사용한다.
리미트 스위치(128)는 제1 바디(122)의 내부공간(122a)에 구비된다. 리미트 스위치(128)는 제1 수직로드 피스톤(124)의 축방향 이동에 따라 동작로드(127)와 물리적으로 접촉되는 스위치용 접점(128a,128b,128c)이 구비된다. 리미트 스위치(128)는 스위치용 접점(128a,128b,128c)에 동작로드(127)가 접촉하면 접점 신호가 발생된다.
리미트 스위치(128)는 가스 압력에 따라 3단계의 접점 신호를 발생하도록 구성할 수 있다. 이를 위해 리미트 스위치(128)는 3개가 구비되고, 각 리미트 스위치(128)에 구비되는 스위치용 접점(128a,128b,128c)은 서로 높이차를 가져, 연결배관(110)에 가해지는 가스 압력에 따라 동작로드(127)와 3단계로 접점되도록 한다.
구체적으로, 동작로드(127)의 3개의 날개에 대응되는 위치에 각각 리미트 스위치(128)가 구비되고, 이 중 하나의 리미트 스위치(128)의 스위치용 접점(128a)은 압력 상한치에 해당하는 위치에 배치되고, 다른 하나의 리미트 스위치(128)의 스위치용 접점(128b)은 압력 하한치에 해당하는 위치에 배치되며, 또 다른 하나의 리미트 스위치(128)의 스위치용 접점(128c)은 압력 상한치와 압력 하한치의 중간 위치에 배치된다.
이에 따라, 제1 수직로드 피스톤(124)이 제1 바디(122)의 내부공간(122a)으로 상승하는 정도에 따라 동작로드(127)가 함께 상승하면서 해당 위치에 배치된 스위치용 접점(128a,128b,128c)과 접촉하게 되고 접점 신호가 송출된다.
제1 바디(122)의 외부에 리미트 스위치(128)의 동작 여부를 표시하는 램프부(131)가 설치된다. 램프부(131)는 LED 램프일 수 있으며, 리미트 스위치(128)의 접점시 LED 램프의 색상이 변하면서 리미트 스위치(128)의 동작 여부를 외부에서 확인할 수 있도록 된다. LED 램프의 색상은 흰색, 적색, 파란색 등으로 변하는 것을 채용할 수 있다.
압력센서(140)는 연결배관(110)에 가해지는 가스 압력값을 측정하여 아날로그 신호로 송출하기 위한 것이다. 압력센서(140)는 연결배관(110)에 가해지는 가스 압력을 실시간 아날로그 신호로 변환한다.
압력센서(140)는 제2 유입배관(141), 제2 바디(142), 제2 스프링(143), 제2 수직로드 피스톤(144) 및 로드셀(147)을 포함한다.
압력센서(140)는 제2 유입배관(141)과 제2 바디(142)가 외관을 형성한다. 제2 유입배관(141)은 연결배관(110)의 압력센서 연결부(115)와 볼밸브(119)를 통해 연결된다. 제2 바디(142)는 제2 유입배관(141)과 연결되고 제2 유입배관(141)의 내경에 비해 상대적으로 큰 내경의 내부공간(142a)을 갖는 원통형으로 된다. 제2 바디(142)는 압력센서(140)를 구성하는 구성품들을 지지하여 구조적으로 안정되게 유지하는 역할을 한다.
제2 수직로드 피스톤(144)은 가스의 압력을 운동에너지로 변환하여 로드셀(147)에 전달하는 역할을 한다. 제2 수직로드 피스톤(144)은 일단이 제2 유입배관(141)에 제2 스프링(143)을 매개로 설치되고 타단은 제2 바디(142)의 내부공간(142a)으로 돌출된다.
제2 수직로드 피스톤(144)의 일단에는 제2 유입배관(141)의 내경과 밀착되는 패킹부(145)가 부착되어 가스가 제2 바디(142)의 내부공간(142a)으로 유입되는 것이 방지된다. 패킹부(145)는 패킹과 가스켓을 포함한 2중 구조를 채용하여 제2 유입배관(141)을 통한 가스의 누출이 완벽하게 차단되도록 한다.
제2 유입배관(141)과 제2 바디(142)가 연결되는 부분에는 제2 유입배관(141)의 내경에 고정되고 중앙에 중공(146a)이 형성된 제2 가이드부(146)가 구비되고, 제2 가이드부(146)의 중공(146a)을 관통하여 제2 수직로드 피스톤(144)의 타단이 제2 바디(142)의 내부공간(142a)으로 돌출된다. 제2 가이드부(146)의 중공(146a)은 제2 수직로드 피스톤(144)의 외경에 대응되어 제2 수직로드 피스톤(144)의 이동을 안정적으로 가이드하는 역할을 한다. 제2 바디(142)의 내부공간(142a)으로 돌출된 제2 수직로드 피스톤(144)에 로드셀(147)이 접촉된다.
제2 스프링(143)은 패킹부(145)와 제2 가이드부(146)의 사이에 위치되는 제2 수직로드 피스톤(144)의 외경에 배치된다. 제2 스프링(143)은 압력이 가해지면 압축되면서 제2 수직로드 피스톤(144)이 제2 바디(142)의 내부공간(142a)으로 상승하도록 하고, 압력이 제거되면 원상태로 복귀되면서 제2 수직로드 피스톤(144)의 일단에 부착된 패킹부(145)를 연결배관(110) 방향으로 밀어 제2 수직로드 피스톤(144)이 원위치 되도록 한다. 제2 스프링(143)은 제2 수직로드 피스톤(144)에 정밀한 하중을 가하여 항상 일정한 값이 검출되도록 정밀스프링을 사용한다.
로드셀(147)은 제2 바디(142)의 내부공간(142a)에 구비되며, 일측이 제2 수직로드 피스톤(144)의 타단과 연결되고 반대되는 타측은 제2 바디(142)의 내면에 접촉되어 하중을 받을 수 있도록 된다. 로드셀(147)은 가스 압력에 의해 제2 수직로드 피스톤(144)이 제2 바디(142)의 내부공간으로 상승하는 힘(하중)을 측정하여 가스 압력값을 측정하고 아날로그 신호로 송출할 수 있다. 로드셀(147)은 외력에 의해 비례적으로 변하는 탄성체와 이를 아날로그 신호로 변환하는 스트레인게이지를 적용하여 구성할 수 있다. 예를 들어, 로드셀(147)은 압력이 측정되면 0~5V, 4~20mmA 범위에서 아날로그 신호로 변환하여 송출할 수 있다.
압력센서(140)는 연결배관(110)에 가해지는 실시간 압력을 외부로 표시하는 표시부(149)가 구비된다. 표시부(149)는 압력센서(140)의 외면에 구비되어 순시자가 육안 확인 가능하도록 할 수 있다.
접점식센서(120)와 압력센서(140)에서, 가스 압력의 정밀한 측정을 위해 제1 유입배관(121)의 내경과 제2 유입배관(141)의 내경이 대응되고, 제1 바디(122)의 내경과 제2 바디(142)의 내경이 대응되어 연결배관(110)을 통해 접점식센서(120)와 압력센서(140)에 가해지는 가스 압력이 동일하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 접점식센서(120)에 적용되는 제1 스프링(123)과 압력센서(140)에 적용되는 제2 스프링(143)은 기능상 차이가 있으므로 정밀스프링을 적용하되 압축되는 정도에 차이를 두고 설계될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 감시장치(100)는 제어부(150)를 더 포함한다. 제어부(150)는 접점식센서(120)의 접점 신호와 압력센서(140)의 아날로그 신호를 수신하고 기설정된 기준값과 비교 판단하여 가스의 압력을 계산하며, 계산된 가스 압력값을 중앙서버(160)로 전송할 수 있다. 기설정된 기준값은 제어부(150)가 가지고 있는 정상 상태의 기준 압력값일 수 있다. 구체적으로, 기준값은 정상 가스 압력시 접점 신호와 정상 가스 압력시 로드셀(147)이 받고 있는 하중일 수 있다.
제어부(150)는 접점 신호가 가스 압력 상한치 접점 신호와 가스 압력 하한치 접점 신호인지를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 접점 신호가 가스 압력 상한치 접점 신호인지를 판단하여 경보를 송출할 수 있다.
이를 위해, 제어부(150)는 접점식센서(120)의 접점시 외부로 경보를 송출하는 경보부를 포함할 수 있다. 바람직하게는 제어부(150)는 접점식센서(120)에서 송출된 접점 신호가 압력 상한치에 해당하는 위치에 배치된 스위치용 접점(128a)과 동작로드(127)가 접촉되어 송출된 접점 신호인지를 판단하여, 가스 압력 상한치 접점 신호라고 판단되면 경보부가 경보를 송출하도록 제어할 수 있다. 접점식센서(120)에서 압력 상한치에 해당하는 위치에 배치된 스위치용 접점(128a)과 동작로드(127)가 접촉되어 송출된 접점 신호를 가스 압력 상한치 접점 신호라 정의할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 가스 압력으로 가스 밀도를 계산할 수 있다. 예를 들어, 압력은 밀도에 반비례하므로 제어부(150)는 SF6가스 압력으로 SF6가스 밀도를 계산할 수 있다. 또는 제어부(150)는 가스 압력값을 정전류 DC 신호로 변환한 후 AI 모듈에 공급하여 밀도값을 계산할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 배관부(30)를 흐르는 가스가 압축공기인 경우, 로드셀로(147)부터 아날로그 신호로 전송받은 가스(압축공기) 압력 데이터를 중앙서버(160)에 전송할 수 있다.
제어부(150)는 리미트 스위치(128)와 로드셀(127)에 각각 구비된 제어반(Main Controller)일 수 있다. 제어부(150)는 가스 압력 데이터를 저장하여 축적할 수 있다. 가스 압력 데이터는 접점 신호 정보와 실시간 가스 압력값을 포함할 수 있다.
제어부(150)는 IoT 단말(151)을 포함할 수 있다. IoT 단말(151)은 통신망을 통해 중앙서버(160)와 통신할 수 있고, 가스 압력 데이터를 위치 정보와 함께 중앙서버(160)에 전송할 수도 있다. 또는 IoT 단말(151)은 가스 압력 데이터를 통신망을 통해 스마트기기 또는 PDA에 전송할 수도 있다. 통신망은 블루투스, 와이파이 등의 무선통신망, IoT 통신망이 해당될 수 있다.
중앙서버(160)는 제어부(150)로부터 위치 정보와 함께 전송받은 가스 압력 데이터를 저장하여 축적할 수 있고, 저장된 가스 압력 데이터를 근거로 압력 변화량을 검출하고 가스절연개폐기(10) 이상 징후를 진단할 수 있다. 또한 중앙서버(160)는 가스절연개폐기(10) 이상 징후를 진단하면 사전 통제 조치할 수 있도록 스톱밸브 및 조절밸브의 작동을 제어하고 해당 관리자에 이상 정보를 전송할 수 있다.
중앙서버(160)는 전력설비를 한 곳에서 감시하고 제어하는 원방감시제어시스템(SCADA, Spervisory Control And Data Acquisition)일 수 있다.
이하 본 발명의 작용을 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 감시장치(100)는 배관부(30)에 설치된다. 감시장치(100)는 도 1에 도시된 A~I 위치의 배관부(30) 중 어느 곳에나 설치 가능하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 감시장치(100)는 접점식센서(120)와 압력센서(140)를 구비하며, 접점식센서(120)와 압력센서(140)는 좌우 대칭형상인 연결배관(110)을 통해 배관부(30)와 연결되므로 배관부(30)로 공급되는 가스 압력과 동일한 압력을 받게 된다.
이 과정에서 배관부(30)에 공급되는 가스 압력이 상승하게 되면, 제1 유입배관(121)과 제2 유입배관(141)으로 가스 압력이 동일하게 가해지고, 제1 유입배관(121)에 배치된 패킹부(125)와 제2 유입배관(141)에 배치된 패킹부(145)를 밀어올리면서 제1 수직로드 피스톤(124)과 제2 수직로드 피스톤(144)이 상승하게 된다.
제1 수직로드 피스톤(124)의 상승은 제1 스프링(123)을 압축시키면서 수행되고, 제2 수직로드 피스톤(144)의 상승은 제2 스프링(143)을 압축시키면서 수행된다. 이 과정에서 제1 스프링(123)과 제2 스프링(143)의 압축력은 차이가 있어 제1 수직로드 피스톤(124)과 제2 수직로드 피스톤(144)이 상승하는 정도는 차이를 가질 수 있다.
제1 수직로드 피스톤(124)이 상승하여 동작로드(127)가 상한치 접점 신호를 발생하는 스위치 접점(182a)과 접촉되면 가스 압력 상한치 접점 신호가 송출된다. 제1 수직로드 피스톤(124)은 동작로드(127)가 중간 접점 신호를 발생하는 스위치 접점(128c)과 대응되는 위치에 있는 상태가 가스 압력 정상 상태로 설정할 수 있다.
제2 수직로드 피스톤(144)이 상승하여 로드셀(147)에 하중을 가하면, 로드셀(147)은 그 하중을 측정하여 가스 압력값을 측정하고 아날로그 신호로 송출한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 리미트 스위치(128)가 송출한 접점 신호와 로드셀(147)이 송출한 아날로그 신호는 제어부(150)가 수신한다. 제어부(150)는 수신한 접점 신호와 아날로그 신호를 비교 판단하여 가스의 압력을 계산하며, 계산한 가스 압력값과 접점 신호를 포함한 가스 압력 데이터를 위치 정보와 함께 실시간으로 중앙서버(160)로 전송할 수 있다.
제어부(150)는 접점 신호가 가스 압력 상한치 접점 신호인지를 판단하여 경보를 송출할 수 있으며, 가스 압력값은 표시부(129)에 실시간으로 표시할 수 있다.
경보 송출은 근무자가 인지하여 가스절연개폐기 설비의 정비를 해당 관리자에게 요청하도록 할 수 있다.
제어부(150)는 가스 압력 데이터를 IoT 단말(151)을 통해 스마트기기 또는 PDA에 전송할 수도 있다.
중앙서버(160)는 제어부(150)로부터 위치 정보와 함께 전송받은 가스 압력 데이터를 저장하여 축적할 수 있고, 저장된 가스 압력 데이터를 근거로 압력 변화량을 검출하고 가스절연개폐기(10) 이상 징후를 진단하고 조치할 수 있다.
한편, 배관부(30)의 가스 압력이 정상 상태가 되어 가스 압력이 낮아지면 감시장치(100)는 제1 스프링(123)과 제2 스프링(143)이 원상태로 복귀되면서 제1 스프링(123)이 제1 수직로드 피스톤(124)의 일단에 부착된 패킹부(125)를 연결배관(110) 방향으로 밀고, 제2 스프링(143)이 제2 수직로드 피스톤(144)의 일단에 부착된 패킹부(145)를 연결배관(110) 방향으로 밀어 제1 수직로드 피스톤(124)과 제2 수직로드 피스톤(144)이 원위치 된다.
이 상태에서 배관부(30)의 압력이 더 낮아지는 경우에는 제1 수직로드 피스톤(124)의 일단에 부착된 패킹부(125)와 제2 수직로드 피스톤(144)의 일단에 부착된 패킹부(145)가 연결배관(110) 방향으로 당겨져 제1 수직로드 피스톤(124)과 제2 수직로드 피스톤(144)이 하부로 이동하게 된다.
이때, 동작로드(127)가 하한치 접점 신호를 발생하는 스위치 접점(182b)과 접촉되면 가스 압력 하한치 접점 신호가 송출된다.
그리고, 제2 수직로드 피스톤(144)은 로드셀(147)에 가해지는 하중이 감소되고, 로드셀(147)은 이를 측정하여 가스 압력값을 측정하고 아날로그 신호를 송출한다. 제2 수직로드 피스톤(144)은 정상 상태에서 로드셀(147)에 일정 하중을 가하고 있는 상태이고, 로드셀(147)은 가스 압력의 변화에 따라 로드셀(147)에 가해지는 하중의 가감을 통해 가스 압력값을 측정하고 아날로그 신호로 송출할 수 있다.
또는, 제어부(150)는 정상 압력 상태에서 로드셀(147)에 가해지는 기준 압력값을 인지하고, 압력 변화에 따른 하중의 가감에 따라 로드셀(147)이 송출한 가스 압력값과 제어부(150)가 가지고 있는 기준 압력값과 비교하여 실제 가스 압력값을 계산할 수 있다. 제어부(150)는 로드셀(147)이 실시간으로 송출하는 가스 압력값으로 가스절연개폐기 설비의 이상유무를 진단할 수 있다.
본 발명은 접점 신호 방식으로 가스 순간압력상승, 미세누기를 감시하면서, 아날로그 신호 방식으로 가스 압력 측정이 동시에 수행되므로 가스 압력의 실시간 감시가 가능하고 감시장치의 오동작이 방지된다.
또한, 본 발명은 SF6가스 압력의 실시간 감시가 가능하여 단시간 내에 고장 탐지가 가능하고 고장복구시간을 단축할 수 있으므로 환경오염물질 배출 억제가 가능하게 하며, 종래 육안 점검 오차를 줄여 설비신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 실시간 측정한 가스 압력 데이터(Big data)를 분석하여 설비 이상 유무의 진단이 가능하다.
이러한 본 발명은 이상 발생 개소에 대한 집중 정비로 가스절연개폐기 설비 및 압축공기 설비의 운영관리 효율성을 증대시킬 수 있고 유지보수 비용을 절감할 수 있게 한다.
본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 가스절연개폐기 11: 차단기
13: 단로기 15: 개폐기
20: 현장제어반 30: 배관부
31: 압력계 33: 스톱밸브
35: 조절밸브 100: 가스절연개폐기 감시장치
110: 연결배관 111: 가스 유입부
113: 접점식센서 연결부 115: 압력센서 연결부
117,119: 볼밸브 120: 접점식센서
121: 제1 유입배관 122: 제1 바디
122a: 내부공간 123: 제1 스프링
124: 제1 수직로드 피스톤 125: 패킹부
126: 제1 가이드부 126a: 중공
127: 동작로드 128: 리미트 스위치
128a,128b,128c: 스위치 접점 131: 램프부
140: 압력센서 141: 제2 유입배관
142: 제2 바디 142a: 내부공간
143: 제2 스프링 144: 제2 수직로드 피스톤
145: 패킹부 146: 제2 가이드부
146a: 중공 147: 로드셀
149: 표시부 150: 제어부
151: IoT 단말 160: 중앙서버

Claims (14)

  1. 가스절연개폐기의 배관부에 설치되는 연결배관;
    상기 연결배관에 가해지는 가스 압력에 따라 접점되고 접점 신호를 송출하는 접점식센서; 및
    상기 연결배관에 가해지는 가스 압력값을 측정하여 아날로그 신호로 송출하는 압력센서;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기 감시장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결배관은
    상기 배관부와 연결되는 가스 유입부;
    상기 접점식센서가 연결되는 접점식센서 연결부; 및
    상기 압력센서가 연결되는 압력센서 연결부;
    를 구비하며 상호 연통되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기 감지장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 접점식센서는
    상기 연결배관과 연결되는 제1 유입배관;
    일단이 상기 제1 유입배관에 제1 스프링을 매개로 설치되고 타단은 상기 제1 유입배관과 연결된 제1 바디 내로 돌출되어 축방향 이동 가능하며 동작로드가 구비된 제1 수직로드 피스톤; 및
    상기 제1 바디 내에 구비되며, 상기 제1 수직로드 피스톤의 이동에 따라 상기 동작로드와 접촉되는 스위치용 접점이 구비되고, 상기 스위치용 접점에 상기 동작로드가 접촉되면 접점 신호를 송출하는 리미트 스위치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기 감지장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 수직로드 피스톤의 일단에는 상기 제1 유입배관의 내경과 밀착되는 패킹부가 부착된 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기 감지장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 리미트 스위치는 3개가 구비되고, 상기 3개의 리미트 스위치에 구비되는 스위치용 접점은 서로 높이차를 가져 상기 연결배관에 가해지는 가스 압력에 따라 상기 동작로드와 3단계로 접촉되어 3단계 접점 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기 감지장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 바디에 상기 리미트 스위치의 동작 여부를 표시하는 램프부가 설치된 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기 감지장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력센서는
    상기 연결배관과 연결되는 제2 유입배관;
    일단이 상기 제2 유입배관에 제2 스프링을 매개로 설치되고 타단은 상기 제2 유입배관과 연결된 제2 바디 내로 돌출되며 축방향 이동 가능한 제2 수직로드 피스톤; 및
    상기 제2 바디 내에 구비되고 상기 제2 수직로드 피스톤의 이동에 따른 하중을 받을 수 있도록 일측이 상기 제2 수직로드 피스톤의 타단과 연결되고 반대되는 타측은 상기 제2 바디에 접촉되며, 상기 제2 수직로드 피스톤의 이동에 따른 하중을 받아 가스 압력값을 측정하고 아날로그 신호로 송출하는 로드셀;
    을 포함하는 것을 가스절연개폐기 감지장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 수직로드 피스톤의 일단에는 상기 제2 유입배관의 내경과 밀착되는 패킹부가 부착된 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기 감지장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력센서에 상기 연결배관에 가해지는 실시간 압력을 외부로 표시하는 표시부가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기 감지장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 접점식센서의 접점 신호와 상기 압력센서의 아날로그 신호를 수신하고 기설정된 기준값과 비교 판단하여 상기 가스의 밀도와 압력을 계산하고, 그 결과를 중앙서버로 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기 감지장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부는 IoT 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기 감지장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어부는 상기 접점식센서의 접점시 외부로 경보를 송출하는 경보부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기 감지장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 중앙서버는 전력설비를 한 곳에서 감시하고 제어하는 원방감시제어시스템인 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기 감지장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 배관부는
    SF6가스 저장탱크와 상기 가스절연개폐기를 연결하는 가스배관; 및
    압축공기 저장탱크와 상기 가스절연개폐기를 연결하는 공기배관;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기 감지장치.
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